Per definizione il giorno solare è l’intervallo di tempo necessario ad un punto sulla Terra a trovarsi nella stessa posizione rispetto al Sole per cui nel calcolo della durata del giorno solare è fondamentale tener conto del movimento di rivoluzione terrestre che, per la seconda legge di Keplero, nei punti di afelio e perielio (rispettivamente i punti più lontani e più vicini della Terra rispetto al Sole) varia in velocità. Di qui quando la Terra è in afelio il giorno solare dura circa 8 secondi in meno (rispetto ad una durata media di 24 ore), mentre in perielio dura circa 7 secondi in più.

 

Una stella è un corpo celeste luminoso che genera energia nel proprio nucleo attraverso processi di fusione termonucleare.
Un pianeta è un corpo celeste che non produce energia tramite reazioni termonucleari, che orbita intorno ad una stella, e dalla forma sferoidale.
Un asteroide è un corpo celeste simile ad un pianeta ma di massa e diametro sensibilmente inferiore e per lo più privo di una forma sferoidale.
Per cometa s’intende un oggetto celeste relativamente piccolo composto prevalentemente di sostanze volatili (biossido di carbonio, metano) ed acqua ghiacciati, con annessi aggregati di polveri.
Il meteorite è il risultato dell’ablazione atmosferica di un meteoroide (simil asteroide) una volta entrato nell’atmosfera terrestre.

 

Dal greco, fotosfera significa letteralmente “globo di luce” ma si usa più spesso questo termine per intendere nello specifico la superficie solare che ha una temperatura di circa 8000-4200 °C circa per cui alla percezione visiva umana appare dotato di una luminosità complessivamente bianca. Tuttavia questa luminosità non è omogenea dal momento che per un fenomeno noto come oscuramento al bordo risulta gradatamente attenuata verso la periferia. La fotosfera solare risulta costituita di celle di convezione (granuli) ed in ciascuna delle quali del gas caldo sale dall’interno, si raffredda così e ricade ai bordi per moto convettivo. Queste celle convettive hanno una durata ma si formano di continuo dando un’impressione complessiva del Sole come in continua e lenta ebollizione. Altri fenomeni tipici della fotosfera sono poi le macchie solari (regioni della fotosfera solare caratterizzate ma maggiore magnetismo ma minore temperatura rispetto alle regioni circostanti) e i brillamenti o flare solari (eruzioni solari).

 

Essendo la Luna un astro di luce riflessa, per fase lunare s’intende il diverso aspetto che la Luna mostra a causa del suo diverso orientamento rispetto al Sole durante il suo moto intorno alla Terra. Le fasi sono nell’ordine: Novilunio, Luna crescente, Primo quarto, Gibbosa crescente, Plenilunio, Gibbosa calante, Ultimo quarto, Luna calante.
Le fasi lunari sono sempre calcolate in relazione ad un ipotetico osservatore collocato al centro della Terra. Di qui, il mese siderale è la durata di una rivoluzione completa della Luna attorno alla Terra e dura 27 giorni, 7 ore, 43 minuti e 11 secondi mentre Il mese lunare è il periodo compreso fra due Lune nuove e dura 29 giorni, 12 ore, 44 minuti e 3 secondi. Considerando i moti terrestri, un ipotetico osservatore sulla Terra vedrà sempre la stella”faccia”lunare poiché sia la Terra che la Luna avanzano lungo l’orbita terrestre e variano il loro allineamento col Sole (di qui si spiegano le eclissi solari e lunari) ed inoltre la velocità della Terra lungo la sua orbita nel moto di rivoluzione varia in relazione della distanza Terra-Sole.

 

La Luna è un corpo celeste soggetto alle leggi della meccanica celeste come tutti gli altri corpi del sistema solare per cui, analogamente, compie un moto di rotazione attorno al proprio asse ed un moto di rivoluzione attorno alla Terra in sincrono (e di qui viene spiegato il fatto che ci rivolga sempre lo stesso lato).
Nel suo moto di rivoluzione la Luna va da Ovest ad Est, descrive un’orbita ellittica inclinata di circa 5 gradi ed ha una velocità variabile in maniera inversamente proporzionale alla distanza dalla Terra. Di qui la durata del mese siderale è di circa 27giorni 7ore e 43 minuti, che è, in virtù di quanto detto sopra, la stessa durata media del moto di rotazione.
La Luna possiede anche un ulteriore movimento detto libratorio che talvolta ci permette di osservare parte della sua”faccia nascosta”. Una librazione altro non è che un’oscillazione della Luna in senso sia longitudinale che latitudinale.

 

Il diagramma H-R ha la funzione di collocare le stelle nel loro momento preciso di evoluzione sulla base della temperatura, la luminosità e la classe spettrale, di qui indirettamente si ricavano tutte le informazioni necessarie quali anche composizione chimica e reazioni termonucleari. Di qui il diagramma mostra come l’evoluzione avvenga a partire dalle stelle blu e calde a sinistra del diagramma per procedere verso le stelle rosse e fredde a destra, passando per, rispettivamente, le Nane bianche, Nane, Supergiganti e Giganti lungo la sequenza principale del diagramma. Il diagramma mostra poi nel mezzo la striscia di variabilità (es. stella polare, Cefeidi, Supergiganti) che incrocia la sequenza principale e mostra alcune variabili appunto all’interno delle categoria prima enunciate in relazioni ai parametri presi in considerazione.

 

La corona solare, parte più esterna dell’atmosfera solare, è distinta dalla fotosfera e dalla cromosfera; è estremamente tenue per cui è difficile vederla. Essa è formata da gas e vapori, risalenti dagli strati sottostanti dell’atmosfera solare, sotto forma di plasma per l’elevatissima temperatura. Tra i meccanismi che la generano c’è certamente il campo magnetico solare mentre in merito agli altri meccanismi generanti c’è ancora molta confusione. La corona solare è dispersa all’estremità dal vento solare.
Quest’ultimo è un flusso di particelle cariche derivante dall’alta atmosfera solare, generato da un’espansione continua nello spazio della corona stessa. Il vento solare è tuttavia variabile a seconda dell’attività solare in quanto le particelle, si caricano dell’energia cinetica circolante e riescono, così, a sfuggire alla gravità solare. Il bordo più esterno di questo flusso di particelle talvolta non riesce più ad essere spinto indietro per cui va a costituire l’eliosfera in cui distinguiamo l’eliopausa, riconosciuto come il “confine esterno” del Sole.

 

La spettroscopia è la misura e lo studio di uno spettro ovvero dell’intensità della luce in funzione della lunghezza d’onda e della frequenza. I primi studi di spettroscopia furono effettuati con l’osservazione del comportamento della luce bianca in un prisma. Poi successivamente la scoperta della natura ondulatoria della luce ha modificato profondamente le indagini in questo campo di studi. Esistono in natura circa 3 tipi di spettri: ad emissione continua, ad emissione a righe o bande e ad assorbimento. Difatti la spettroscopia non riguarda solo le stelle bensì qualsiasi corpo che assorbe od emette onde elettromagnetiche. Uno strumento preferenziale di studio è lo spettrometro.

 

Il campo magnetico terrestre è un fenomeno naturale del nostro pianeta in cui quest’ultimo si comporta come un dipolo magnetico laddove i poli magnetici sono differenti dai poli geografici per 11,3° di differenza tra l’asse magnetico terrestre e l’asse di rotazione terrestre. Il campo magnetico terrestre non è costante sia rispetto alla superficie terrestre (non in tutti i punti della Terra viene percepito lo stesso campo magnetico essendo la Terra assimilabile ad un geoide per lo più”schiacciata”ai poli e in virtù della collocazione dei poli magnetici) sia rispetto alla sua direzione ed intensità in quanto, infatti, fa da scudo rispetto alle particelle cariche del vento solare che investono la Terra e rispetto a queste ultime, è compresso sul lato del Sole per la forza delle particelle in avvicinamento ed è esteso dal lato della notte.

 

Si definisce portata di un fiume il volume di acqua che passa attraverso una sezione trasversale del fiume nell’unità di tempo. La portata varia nel tempo e in base ad essa si possono distinguere diverse situazioni: la magra (nei periodi secchi, con poca acqua), la morbida (nei periodi umidi, le acque si gonfiano per pioggia o per disgelo senza superare il livello di guardia) e la piena (con quantità eccezionali di acqua, tali da superare i livelli di guardia e da portare inondazione delle aree circostanti altrimenti asciutte).
L’insieme delle variazioni della portata durante l’anno è, invece, definito come regime di un fiume. I fiumi possono essere a regime:
– Alpino: maggiori portate in estate quando avviene lo scioglimento di neve e ghiaccio, portate regolari per il resto dell’anno.
– Appenninico: sono alimentati solo da piogge; le portate maggiori si hanno in primavera/autunno; in estate sono generalmente in magra. Il loro regime si dice torrentizio.
– Mediterraneo: sono tipici dell’Italia meridionale, dove si hanno lunghe estati asciutte e inverni moderatamente piovosi; molti di questi corsi d’acqua sono fiumare.

 

Il vento è il movimento di una massa d’aria da un’area della superficie terrestre con alta pressione (anticiclonica) ad un’area con bassa pressione (ciclonica).
Quando in due punti si verifica una differenza di pressione, si origina la forza di gradiente che preme sulla massa d’aria riportando all’equilibrio. La direzione del flusso d’aria dipende dalla forza di Coriolis che lo devia verso destra nell’emisfero nord e verso sinistra in quello sud e dalla forza d’attrito con la superficie terrestre.
I venti si classificano in costanti, periodici, locali e ciclonici.
I venti costanti soffiano tutto l’anno sempre nella stessa direzione e nello stesso senso. Tra questi vi sono gli alisei, i venti extratropicali e i venti occidentali.
I venti periodici invertono periodicamente il loro senso. Il periodo può essere stagionale come nel caso dei monsoni o degli etesi, o diurno come nel caso delle brezze (di mare e di terra, di lago e di riva, di monte e di valle).
I venti locali sono tipici delle zone temperate dove soffiano irregolarmente quando si vengono a creare zone cicloniche e anticicloniche.
I venti possono inoltre, essere regnanti (alta frequenza di apparizione), dominanti (alte velocità) o prevalenti (frequenti e veloci).

 

Il termine “attualismo” coniato da due geologi scozzesi (James Hutton e Charles Lyell) viene utilizzato in geologia e sta a significare che i fenomeni geologici o fisici che operano adesso, hanno sempre agito, con la stessa intensità, nel passato dei tempi geologici. Anche in paleoclimatologia si utilizza il principio dell’attualismo, secondo il quale i fenomeni che regolano le dinamiche attuali del nostro pianeta sono le stesse che lo hanno governato anche nel passato. La paleoclimatologia, nel determinare le cause che hanno scatenato i cambiamenti climatici passati, si propone di capire come i fattori naturali e antropici possano influenzare il clima futuro.

L’attualismo, sebbene considerato spesso un singolo principio, corrisponde in realtà a una famiglia di concetti imparentati fra di loro ma non identici. Stephen Jay Gould in un lavoro del 1965, ha distinto quattro aspetti con il suo sinonimo uniformismo:

• uniformità di legge;
• uniformità di genere;
• uniformità di grado;
• uniformità di risultato.

Attualismo (o uniformismo detto in modo semplificato “che non cambia, rimane e/o si ripete”), in filosofia della scienza, è il principio secondo il quale i processi naturali che hanno operato nei tempi passati sono gli stessi che possono essere osservati nel tempo presente. Il suo significato metodologico è compendiato frequentemente dall’asserzione: “Il presente è la chiave al passato”.

 

225 milioni di anni fa tutti gli attuali continenti erano uniti a formare un unico grande continente chiamato Pangea e vi era un unico oceano universale definito Panthalassa. Vigeva quindi uno scarso contrasto termico tra i poli e l’equatore e quindi la circolazione atmosferica e quelle oceaniche, erano completamente diverse da quelle attuali. Una volta che la tettonica a zolle ha separato i continenti, si sono innescati nei nuovi meccanismi di circolazione sia oceanica che atmosferica che hanno trovato il loro equilibrio nelle condizioni climatiche che attualmente conosciamo.
Altra relazione che comunemente si riscontra è quella che intercorre tra i periodi di raffreddamento di breve durata, e importanti eruzioni vulcaniche, che formerebbero, in stratosfera, una nube costituita da acido solforico in piccole gocce derivata per l’appunto dall’anidride solforosa emessa dalle eruzioni. Questa nube provoca una riduzione della trasparenza dell’atmosfera: la radiazione solare incidente al suolo risulta essere perciò ridotta.

 

Si dicono Fossili Guida, una particolare categoria di fossili che possono essere utile per individuare l’età del sedimento in cui sono contenuti. Ciò consente di stabilire una corrispondenza tra la presenza di un certo organismo e l’età della roccia. Perché un fossile possa essere utilizzato a tale scopo, deve presentare contemporaneamente le seguenti caratteristiche:

• Distribuzione temporale molto limitata, quindi una evoluzione molto rapida della linea filetica a cui appartiene il gruppo;
• Ampia distribuzione geografica: più essa è ampia, tanto più ampia è la possibilità di correlazione stratigrafica;
• Grande velocità di diffusione; dopo la sua origine, una specie impiega un certo tempo per colonizzare l’area in cui trova favorevoli condizioni di vita. Una grande diffusone delle nuove specie è evidentemente uno dei requisiti essenziali di un fossile guida: quanto più velocemente si è diffusa una specie del passato, tanto più è ridotto il divario tempo di origine – tempo di distribuzione;
• Abbondanza e facilità di ritrovamento: certamente un rinvenimento in gran numero di esemplari consente un’analisi biostratigrafica più accurata.

 

Le attività vulcaniche possono essere:

• di tipo effusivo, con lave fluide, poco viscose perché di alta temperatura ed alto contenuto in gas (composizione basica). I gas vengono espulsi in modo da evitare che la pressione degli stessi conduca ad una esplosione e cioè gradatamente (tramite fumarole) o rapidamente (tramite esplosioni freatiche). il magma viene espulso dal vulcano sottoforma di fiumi di lava detti colate laviche. un esempio di eruzione effusiva in italia è dato dall’etna;
• di tipo esplosivo, con emissioni di piroclasti, lapilli, brandelli di lava “sparati” in aria dal vulcano, quando la composizione della lava è acida, quindi alta viscosità e bassa temperatura. Un esempio di eruzione esplosiva in Italia è dato dal Vesuvio.

 

Un magma è una miscela molto complessa di sostanze allo stato fuso, in prevalenza silicati, associati a vapore acqueo e gas in percentuali varabili. I magmi vengono prodotti a una profondità variabile tra 5 e 200 Km circa in seguito alla fusione di porzioni limitate del mantello superiore o della crosta. I magmi hanno inizialmente una temperatura elevata (da 600 a 1600°C circa) e tendono a risalire tramite fratture e le zone più deboli della litosfera.
Quando un magma fuoriesce in superficie perde totalmente o in gran parte i componenti volatili e si trasforma in LAVA magma privo di gas. Durante la messa in posto i gas contenuti vengono espulsi, e la massa “fluida” si solidifica vetrificando oppure diventando microcristallina o ancora pomicea (a seconda della velocità di raffreddamento) e solidificando ingloba i cristalli che erano contenuti nel magma.
Le lave si distinguono in granitiche (alto contenuto di silice), andesitiche (tenore medio di silice) o basaltiche (basso tenore di silice). queste ultime sono poco viscose e raggiungono la superficie. quelle granitiche,invece, tendono a solidificare nella camera magmatica del vulcano formando strutture come guglie, duomi e cupole di ristagno, oppure ad essere espulse con violente esplosioni (colate piroclastiche).

 

Margini divergenti: le zolle si allontanano l’una dall’altra e lo spazio creatosi viene occupato da nuova litosfera oceanica generata dalla risalita adiabatica di un diapiro (rocce plastiche e leggere che risalgono tra rocce più pesanti) di astenosfera calda che quindi fonde parzialmente (fusione per decompressione). Si ha quindi la creazione di una dorsale oceanica. Lungo la zona assiale delle dorsali si ha un’importante emissione di magmi basaltici che vanno a formare la crosta oceanica.

Un margine divergente può essere presente anche su litosfera continentale generando quello che viene definito un rift in cui il movimento divergente è compensato da assottigliamento e fratturazione della litosfera già esistente (es. Rift Valley).
Margini conservativi: la crosta non viene mai né creata né distrutta e le zolle scorrono lateralmente l’una rispetto all’altra. Essi sono rappresentati principalmente dalle faglie trascorrenti e dalle faglie trasformi (destrorse o sinistrorse a seconda del verso del movimento relativo). A causa dell’attrito e del comportamento rigido le placche possono non scivolare in modo continuo l’una sull’altra, accumulando energia elastica sui margini di zolla che, quando viene superata la soglia di rottura delle rocce interessate dal fenomeno, viene rilasciata istantaneamente provocando così un terremoto di magnitudo variabile.

 

Viene definito “moto di rotazione” il movimento che compie la Terra, da ovest verso est (quindi in senso antiorario), intorno al proprio asse. La durata di questo movimento può essere definita in relazione a una stella (giorno sidereo) o al Sole (giorno solare). Il giorno sidereo è definito come l’intervallo di tempo tra due passaggi consecutivi di una stella su un determinato meridiano della superficie terrestre ed ha una durata di 23h56m4s.
Invece il giorno solare, ossia l’intervallo di tempo tra due passaggi consecutivi del Sole sullo stesso meridiano, ha una durata di 24 ore, 4 minuti in più del giorno sidereo. Questo perché, mentre la Terra ruota intorno al proprio asse compie anche un tratto della sua orbita intorno al sole (moto di rivoluzione), quindi, per vedere la Terra nella sua posizione iniziale bisogna dare un supplemento di rotazione uguale all’arco di orbita percorso. Questo movimento di rotazione terrestre non è, però, costante. Ci sono infatti delle discrepanze provocate dalla vicinanza con il Sole e la Luna (che attrae le masse d’acqua terrestri); per cui, questo effetto sinergico (del Sole e della Luna) provoca un rallentamento del moto di rotazione. Poiché ogni punto della Terra compie in un giorno lo stesso giro (di 360°), la velocità angolare è identica a tutte le latitudini. La velocità lineare (distanza percorsa da un punto nell’unità di tempo), invece, varia con la latitudine e con l’altitudine: è massima all’equatore (circa 460 m/s e nulla ai poli, e decresce al crescere della latitudine. Con il diminuire della velocità lineare diminuisce anche la forza centrifuga.

 

La seconda legge di Keplero afferma che il raggio vettore che unisce il centro del Sole con il centro del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali. Di conseguenza:
La velocità orbitale non è costante, ma varia lungo l’orbita. In prossimità del perielio, dove il raggio vettore è più corto che all’afelio, l’arco di ellisse è corrispondentemente più lungo. Ne segue quindi che la velocità orbitale è massima al perielio e minima all’afelio.
La velocità angolare è costante.
Il momento angolare orbitale del pianeta si conserva.
La velocità lungo una determinata orbita è inversamente proporzionale al modulo del raggio vettore. Questa è una conseguenza della conservazione del momento angolare.
Sul pianeta viene esercitata una forza centrale, cioè diretta secondo la congiungente tra il pianeta e il Sole.

 

La faglia è una frattura all’interno di un corpo roccioso in cui si possono riscontrare segni di movimento tra le due masse rocciose da essa divise: il tetto (blocco che si trova al di sopra della superficie di faglia), ed il letto (blocco che si trova al di sotto della superficie di faglia).
Le caratteristiche di una faglia sono evidenziabili da analisi della meccanica della frattura:

• nella faglia diretta (o faglia normale), il tetto roccioso si muove verso il basso (quindi si abbassa rispetto al letto), creando un’inclinazione di circa 60° determinando una omissione di stratigrafia ed una distensione degli strati del suolo;
• nella faglia inversa, invece, il lembo roccioso si muove lungo la superficie inclinata verso l’alto da pochi gradi fino a circa 45°, determinando il raddoppio della stratigrafia ed un accorciamento degli strati del suolo.

 

 

Guglielmini nel 1791-1792 lasciò cadere ripetutamente un sasso dalla Torre degli Asinelli, a Bologna, ed osservò che l’oggetto non cadeva lungo la verticale individuata dal filo a piombo, ma sistematicamente spostato verso Est. Il fatto che corpo cadeva sempre spostato verso Est rispetto alla perpendicolare, dimostrava che la direzione di rotazione della terra è da Ovest verso Est.
Nel 1851 Foucault appese un pendolo di una sessantina di metri alla cupola del Pantheon a Parigi e lo fece oscillare in modo che la sua punta tracciasse un solco sulla sabbia disposta sul pavimento dell’edificio.
Con il passare del tempo il piano di oscillazione ruotava. Non potendo trattarsi di una effettiva rotazione del piano di oscillazione del pendolo, l’unica spiegazione possibile rimaneva una rotazione della Terra intera e, quindi, del pavimento sul quale il pendolo stava lasciando le sue tracce. Questo dimostrò che la rotazione della Terra avviene in senso antiorario.

 

I movimenti più evidenti che la Terra compie nello spazio riguardano il moto di rotazione intorno al proprio asse ed il moto di rivoluzione intorno al Sole. I moti millenari sono movimenti molto più lenti dovuti all’attrazione gravitazionale che gli altri corpi del Sistema solare esercitano sulla Terra, come ad esempio la precessione luni-solare (moto dell’asse), la variazione dell’eccentricità dell’orbita terrestre (variazioni nello “schiacciamento” dell’orbita ellittica) e la variazione dell’inclinazione dell’asse terrestre.
I moti millenari alterano nel tempo la distribuzione dell’energia solare sulla Terra con conseguenze sul clima del pianeta: piccole variazioni sfuggono all’osservazione diretta, ma possono anche manifestarsi fenomeni importanti, come le glaciazioni: l’energia solare ricevuta durante l’estate diminuisce, la neve invernale si accumula e negli anni si trasforma in ghiaccio, le calotte glaciali si espandono ed il pianeta entra in un’età glaciale. Negli ultimi 2.6 milioni di anni si sono verificate 5 glaciazioni, durante le quali i ghiacci hanno raggiunto metà del Nordamerica e l’Europa settentrionale.

 

Il giorno solare, indicato dal “tempo vero”, varia continuamente da un minimo di 23h 59m 39s (a cavallo del 17 settembre) a un massimo di 24h 0m 30s (a cavallo del 24 dicembre). Gli orologi segnano il cosiddetto “tempo medio”, ovvero dicono che ogni giorno ha una durata di 24 ore. Ma questa è la media della durata dei giorni nell’arco di un anno. La causa principale di questa anomalia è dovuta all’inclinazione dell’asse di rotazione della Terra rispetto al suo piano di rotazione intorno al Sole (questo piano viene chiamato eclittica). La seconda causa della suddetta anomalia è dovuta alla velocità di rotazione della Terra intorno al Sole che non è mai costante perché percorre un’orbita ellittica (2a legge di Keplero). La Terra per compiere una rotazione di 360 gradi su se stessa impiega 23h 56m 4s che corrisponde al “tempo siderale”. Se la Terra ruotasse solo su se stessa e non intorno al Sole avremmo sempre il giorno della durata di 23h 56m 4s. Queste variazioni, accumulate di giorno in giorno e per parecchi giorni, comportano uno sfasamento massimo di +14m 18s e 45 e -16m 24s fra “tempo vero” e “tempo medio”. La variazione di questo sfasamento o scostamento viene chiamata “equazione del tempo”.

 

La posizione di un punto sulla superficie terrestre viene determinata attraverso le sue coordinate geografiche, una coppia di valori che hanno come sistema di riferimento la rete dei meridiani e dei paralleli.
In pratica è come avere un sistema di assi cartesiani in cui l’Equatore è l’asse delle ascisse e uno dei meridiani è l’asse delle ordinate. In base a tale sistema si possono individuare per ogni punto della superficie due coordinate geografiche, dette longitudine, l’ascissa, e latitudine, l’ordinata.

La latitudine è la sua distanza angolare di un punto dall’Equatore, misurata lungo l’arco di meridiano passante per quel punto. Corrisponde all’angolo compreso, misurato in gradi e frazioni di grado, tra la verticale del luogo e il piano dell’Equatore. Varia da + 90° polo nord a – 90° polo sud. I punti lungo l’equatore hanno latitudine 0°.

 

Il mezzogiorno è l’istante di culminazione del Sole su un meridiano. Il mezzogiorno vero è riferito alla culminazione del Sole vero e il mezzogiorno medio è riferito al Sole medio. I due mezzogiorni non coincidono e la loro differenza corrisponde alla differenza tra il tempo solare vero e il tempo solare medio.
Il giorno solare vero corrisponde all’ intervallo di tempo che intercorre tra due culminazioni consecutive in un dato luogo. La durata del giorno solare vero non è costante durante l’anno, perché il moto apparente del Sole non è uniforme, ma raggiunge la massima velocità angolare quando si trova al perigeo e la minima all’apogeo. Di conseguenza è stato introdotto il giorno solare medio che ha la durata costante di 24 ore e corrisponde alla media della durata di tutti i giorni dell’anno. Il giorno solare medio è definito come l’intervallo di tempo che intercorre tra due passaggi successivi del Sole medio sullo stesso meridiano.
Il Sole medio è un artifizio matematico e si muove lungo l’equatore celeste a velocità costante. Il tempo solare medio e il tempo solare vero non coincidono perché il Sole medio anticipa o ritarda rispetto al Sole vero.

 

In base alla loro origine le rocce vengono suddivise in tre gruppi: ignee, sedimentarie e metamorfiche.
Le rocce ignee, dette anche rocce magmatiche, si formano per la solidificazione del magma. Le rocce ignee si distinguono in intrusive ed effusive a seconda delle modalità di solidificazione dei minerali che le formano. Le rocce intrusive divengono solide e cristalline in profondità e si formano quando la massa fusa non riesce a raggiungere la superficie. Quando invece il magma, spinto dalla pressione dei gas in esso disciolti, riesce a giungere in superficie, si raffredda velocemente dando origine ad una roccia ignea effusiva.
Le rocce sedimentarie si formano dall’accumulo di sedimenti di varia origine e sono il risultato finale di un processo che inizia con l’alterazione e la disgregazione di rocce preesistenti, prosegue con il trasporto dei materiali così prodotti e termina con la loro deposizione e compattazione, in genere sui fondali marini o nel profondo dei grandi laghi.
Le rocce metamorfiche si possono formare da rocce preesistenti attraverso un processo metamorfico, che comporta una modificazione strutturale o chimica della roccia, fino al conseguimento di una nuova stabilità. Questi cambiamenti sono innescati da alcuni fattori tra cui i più importanti sono l’aumento di temperatura e l’aumento di pressione.

 

Dall’ipocentro di un terremoto si propagano diversi tipi di onde, che viaggiano a velocità differenti.
Le onde più veloci sono dette onde prime (onde P) perché sono le prime ad arrivare nelle varie stazioni di misura. Sono anche dette onde di compressione o longitudinali, infatti al loro passaggio le particelle oscillano avanti e indietro perché la roccia si comprime e si dilata alternativamente nella stessa direzione in cui si propagano le onde.
Alle onde P seguono le onde secondarie (onde S). Le particelle investite da queste onde oscillano in su e in giù, cioè perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell’onda, per questo motivo le onde S sono chiamate anche onde trasversali o di taglio.
Quando le onde P ed S arrivano in superficie generano onde superficiali che si propagano con una frequenza più bassa, ma che possono generare oscillazioni del terreno di ampiezza anche molto rilevante con effetti catastrofici.
Un tipo di onde superficiali sono le onde di Rayleigh. Quando le particelle sono investite da queste onde, compiono orbite ellittiche in un piano verticale lungo la direzione di propagazione.
Un altro tipo di onde superficiali sono le onde di Love. Le particelle investite dalle onde di Love, oscillano trasversalmente alla direzione di propagazione, nel piano orizzontale.

 

Sulla superficie lunare si distinguono delle aree più scure dette mari e delle aree più chiare dette terre o continenti. I mari sono vasti territori quasi pianeggianti, costituiti da basalti. Le terre, costituite da anortositi, sono più ricche di crateri e si elevano rispetto alla superficie dei mari tanto che sono anche chiamate altopiani. I crateri sono di svariate dimensioni e quando il loro diametro supera i 40 km sono detti circhi. La maggior parte dei crateri presenti sulle terre è stata prodotta dall’impatto di meteoriti sulla superficie lunare. Vi sono anche dei crateri forse di origine vulcanica. Intorno ad alcuni crateri di impatto si irradiano dei lunghi e sottili raggi di materiale chiaro, originatisi dalla espulsione dei frammenti rocciosi prodotti dall’impatto del meteorite che ha generato il cratere.
Sulla superficie lunare si possono osservare anche delle catene montuose che spesso hanno una forma ad arco e sono quasi certamente connesse con la formazione dei mari.
Altre strutture tipiche sono i solchi (rilles), ossia delle vallate lunghe e strette, la cui origine è dubbia. Possono essersi formati per diminuzione di volume durante il raffreddamento della Luna, oppure si sono originati dalla caduta della volta di canali scavati dalla lava.

 

Manifestazioni concomitanti all’attività vulcanica principale sono rappresentate dall’emissione di gas e vapori, che possono provenire da zone profonde della terra nelle cui rocce erano intrappolati, oppure possono derivare da acque sotterranee riscaldate a contatto col magma caldo.  Fenomeni di questo tipo sono le fumarole ossia emanazioni di vapore acqueo ed altri gas vulcanici.
A seconda del tipo di gas emesso possiamo distinguere: le solfatare, ricche di idrogeno solforato, e le mofete, ricche di anidride carbonica.
Le acque di circolazione profonda se raggiungono un magma sepolto, possono essere riscaldate e venire alla superficie dando origine ai geyser, che emettono, ad intervalli quasi regolari, un’alta colonna d’acqua molto calda, spinta a grandi altezze. L’intermittenza dei geysers è dovuta al fatto che tutta l’acqua che riempie il condotto entra contemporaneamente in ebollizione e viene proiettata violentemente verso l’alto e il condotto viene svuotato.
Infine i soffioni boraciferi sono potenti getti di vapor acqueo ad alta temperatura misto ad acido borico associato ad anidride carbonica, idrogeno solforato ed ammoniaca.

 

Il ciclo litogenetico è il ciclo che porta alla formazione delle rocce ed è formato da tre processi: magmatico, sedimentario e metamorfico. Questi processi sono strettamente correlati tra di loro, formando un ciclo continuo e non lineare.
Nel processo magmatico si ha il raffreddamento di magma con conseguente formazione di rocce magmatiche (o ignee) rispettivamente intrusive o effusive a seconda che si siano formate in profondità o in superficie. Le rocce ignee intrusive hanno una struttura granulare o cristallina, cioè sono costituite esclusivamente da cristalli, le rocce effusive invece sono costituite da cristalli immersi in una matrice vetrosa o microcristallina (struttura porfirica).
Il processo sedimentario coinvolge le rocce che affiorano in superficie e che sono sottoposte all’erosione e all’alterazione causata dagli agenti esogeni. Successivamente si ha il trasporto e l’accumulo dei frammenti ed infine la diagenesi con formazione delle rocce sedimentarie, che possono essere di tre tipi: clastiche o detritiche (formate da frammenti di altre rocce), organogene (formate da sostanze derivate dall’attività biologica) e chimiche (derivate da fenomeni chimici).
Infine se rocce preesistenti vengono a trovarsi in nuove condizioni di temperatura e di pressione, sono sottoposte al processo metamorfico che comporta la trasformazione strutturale o chimica con formazione di una roccia metamorfica.

 

Le macchie solari sono zone della fotosfera che appaiono più scure rispetto al resto della superficie solare in quanto caratterizzate da una temperatura di circa 1500 K inferiore a quella delle regioni circostanti. Nelle macchie solari si distingue una zona centrale più scura (ombra) e quindi più fredda, circondata da una zona più chiara (penombra) con una temperatura intermedia.
Le macchie solari sono provocate da alterazioni del campo magnetico solare. A causa della sua struttura gassosa, il Sole ha una rotazione di tipo differenziale: le regioni del Sole ruotano tanto più lentamente quanto più sono vicine ai poli. Questo determina una forma complessa del campo magnetico globale con aumenti di intensità localizzati in numerose aree della superficie solare. Queste distorsioni nel campo magnetico solare creerebbero dei tubi che partono dalle zone più profonde ed in superficie si manifesterebbero con le macchie solari. In questi tubi l’aumento del campo magnetico ostacolerebbe il flusso di energia proveniente dalla zona convettiva del Sole e ciò provocherebbe una diminuzione della temperatura in superficie, con conseguente formazione delle macchie.

 

Una dorsale oceanica è una fascia della crosta oceanica che è sopraelevata rispetto al fondale oceanico e raggiunge circa 2-3000 metri di altezza. Le dorsali oceaniche si estendono lungo il fondo degli oceani di tutto il mondo e sono sede di intensa attività vulcanica e di terremoti. Le dorsali sono ampie un migliaio di kilometri e quasi sempre presentano al centro un solco longitudinale largo alcune decine di km e chiamato rift valley. Trasversalmente esistono delle fratture, dette faglie trasformi, che suddividono la dorsale in numerosi segmenti.
La rift valley è un margine divergente che divide due placche di crosta oceanica che si allontanano l’una dall’altra. Lo spazio che si forma tra le placche viene colmato da magma che risale dal mantello. Il materiale fuso solidifica nella fossa formando nuove rocce, le quali saranno tagliate da nuove faglie. Quindi una parte di queste rocce sarà saldata ad un fianco della dorsale e l’altra all’altro fianco e seguiranno il movimento di allontanamento delle due placche. Con il progressivo separarsi delle placche, i fondi oceanici si accrescono e si espandono a partire dalla rift valley.

Secondo la teoria del “Big Bang”, nata nel 1930, circa 10-15 miliardi di anni fa tutta la materia dell’universo doveva essere contenuta in un volume più piccolo di un atomo, con una densità ed una temperatura estremamente elevate. Esso ad un certo punto esplose espandendosi e raffreddandosi. Le osservazioni su cui si basa questa teoria sono l’uniformità della radiazione cosmica di fondo a microonde; il red-shift della luce delle galassie lontane e l’abbondanza primordiale degli elementi più leggeri. Questa teoria ipotizza uno stadio primordiale, all’età di 10-34 sec, in cui si ebbe una rapida espansione esponenziale, durante la quale le distanze aumentarono di 1050 volte. L’idea dell’inflazione risolve alcune questioni, per esempio il fatto che l’universo presenti delle disomogeneità nella distribuzione della materia, grandi spazi vuoti e addensamenti come le galassie; però non risolve il problema dell’origine dell’Universo. Il fisico Andrej Linde ha supposto che il Big-Bang abbia generato una serie di fluttuazioni quantistiche, che passando attraverso la fase di inflazione, furono congelate e produssero condizioni iniziali differenti in regioni diverse del cosmo. Secondo Linde, esiste un Multiverso formato da infiniti universi, tra i quali il nostro che, come gli altri, si sarebbe formato da una fluttuazione in un altro universo preesistente.

 

Nel nucleo solare, dove la temperatura raggiunge 15 milioni di kelvin, avvengono reazioni termonucleari che generano enormi quantità di energia. Le reazioni che avvengono costituiscono la catena protone-protone, detta così perché la reazione di partenza è la fusione di due nuclei di idrogeno (protoni) che si uniscono a formare un deuterio (²H), un positrone (e+) e un neutrino (ν). In una seconda reazione un deuterio cattura un protone e si forma un nucleo di elio-3 (³He) con l’emissione di un fotone. Infine due nuclei di elio-3 si uniscono formando un nucleo di elio-4 (⁴He) e due protoni. Come bilancio finale si ha che da quattro protoni si formano un nucleo di elio-4, due positroni, due neutrini ed energia. Si ha quindi la trasformazione di materia in energia secondo la relazione di Einstein: \( E=mc^2 \).

I processi di fusione sono molto lenti perché è bassa la probabilità di innesco della catena protone-protone. I processi di fusione sono possibili all’interno del Sole perché la pressione dei gas sovrastanti tende a far aumentare la temperatura e la densità, consentendo di superare la forza di repulsione elettrostatica che impedisce alle cariche dello stesso segno di avvicinarsi.

Le stelle sono enormi masse gassose (idrogeno, elio ed altri gas) ad alta temperatura, a densità variabile, tenute insieme dalla forza di gravità. Si

formano a partire da nebulose di polveri e gas: all’interno di queste si possono innescare moti turbolenti che provocano un addensamento e una contrazione delle particelle. Il fattore fondamentale di questo processo, di non facile determinazione, risulta essere la forza di gravità che tende a far ricadere le particelle verso il centro della nube. I materiali che collassano formano una protostella, un corpo piuttosto freddo e poco luminoso che contraendosi provoca l’innalzamento della propria temperatura. Quando la temperatura del nocciolo supera i 10 milioni di gradi Kelvin si innescano le reazioni termonucleari di fusione dell’idrogeno che si trasforma in elio. La protostella diventa così una vera e propria stella. Le stelle sono corpi stabili in equilibrio tra forze di contrazione dovute alla gravità e forze di espansione dovute all’energia delle fusioni nucleari; le stelle con massa superiore a 0,5 masse solari continuano a contrarsi e ad espandersi finché quasi tutto l’idrogeno viene consumato e il nucleo di elio formatosi collassa. La temperatura sale fino a 100 milioni di gradi Kelvin provocando la trasformazione dell’elio in carbonio; l’involucro gassoso esterno si espande e si raffredda raggiungendo un nuovo equilibrio: la stella in questa nuova fase appare come una gigante rossa.

Quando le reazioni termonucleari all’interno delle stelle terminano, la stella non riesce più a mantenere un equilibrio e segue un’evoluzione diversa a seconda della massa che possiede: Se la massa supera di almeno una decina di volte quella del sole, il collasso gravitazionale è rapidissimo e libera un’ingente quantità di energia che provoca un’esplosione; gran parte della stella, definita in questa fase supernova, si disintegra nello spazio e il nucleo restante va incontro ad una evoluzione diversa sulla base della massa propria: se la massa del nucleo non supera di tre volte la massa del Sole la contrazione gravitazionale può essere contrastata dalla pressione dei neutroni liberi generando un oggetto estremamente denso chiamato “stella di neutroni”:esse possono essere considerate come uno dei possibili stadi finali dell’evoluzione stellare, da qui il nome di “cadaveri stellari”. La loro superficie e’ composta da nuclei ionizzati mentre all’interno si trovano inizialmente nuclei e neutroni liberi fino ad arrivare alla parte centrale dove i nuclei sono rari e aumenta invece la quantità di neutroni con tracce di protoni ed elettroni. Per la loro altissima densità possiedono un campo gravitazionale superficiale e un campo magnetico cento miliardi di volte più intensi di quelli terrestri: ruotano molto velocemente su se stesse e questo genera l’effetto faro per il quale, quando il fascio di luce generato dai raggi X e gamma degli elettroni, e’ diretto verso la terra si può osservare un breve impulso di onde, inizialmente individuato dagli scienziati come sorgenti di onde radio pulsanti chiamate pulsar.

La crosta oceanica è in continua evoluzione con un susseguirsi di neoformazioni e distruzioni: la neoformazione è permessa dalla presenza delle dorsali oceaniche che si estendono complessivamente per 60.000 Km. Le dorsali sono un’ampia fascia di crosta oceanica larga dai 1000 ai 4000 Km che si inarca verso l’alto a causa della risalita di materiale magmatico dal mantello. È quasi interamente segnata da un solco longitudinale largo qualche decina di Km e profondo 2000-3000 m, chiamato Rift valley. I margini della faglia formano delle catene montuose frastagliate che raggiungono anche i 2000 m di altezza. Il magma fuoriuscendo dai punti di eruzione subisce un degassamento trasformandosi in lava basaltica che solidifica rapidamente sui fianchi del rilievo. Le colate più giovani spingono lontano dalla dorsale i prodotti delle colate più antiche: il fenomeno procede con la continua risalita del magma che continua ad espandere la crosta oceanica e ad allontanare sempre di più le placche. La diversa velocità di eruzione del magma determina diverse velocità di espansione dei fondali: per compensare questi movimenti si formano, lungo la dorsale e trasversalmente ad essa, delle fratture dette faglie trasformi. Le dorsali, le faglie trasformi e le fosse di subduzione sono alcuni dei fenomeni orogenetici alla base della teoria globale della tettonica a placche.

È possibile capire l’origine di una roccia magmatica osservandone la struttura cioè come si presentano i minerali in essa contenuti. Le dimensioni e il grado di cristallizzazione dei minerali delle rocce magmatiche dipendono dalla velocità di raffreddamento della massa magmatica. Se il magma si raffredda al di sotto della crosta terrestre in profondità, il processo avviene molto lentamente così come la cristallizzazione e la solidificazione: tutti i minerali arrivano a cristallizzazione con cristalli di notevoli dimensioni visibili ad occhio nudo e la roccia ha una struttura granulare. In questo caso si tratta di roccia intrusiva.

Se il magma si raffredda in superficie, ad esempio durante le colate vulcaniche, il processo è rapido poiché la temperatura e la pressione si riducono bruscamente a valori ordinari: in questo caso non tutto il magma si cristallizza dando origine a rocce con cristalli grandi (fenocristalli) immersi in una matrice amorfa o addirittura a rocce completamente amorfe a seconda del tempo impiegato dalla massa magmatica per raggiungere la superficie. In questo caso si tratta di rocce effusive.

Al punto interno alla Terra in cui il terremoto si origina, detto ipocentro, corrisponde in superficie l’epicentro, dove i danni dovuti alla scossa sismica sono più gravi. Durante un terremoto, si generano onde sismiche di vario tipo, che si propagano con diverse velocità sia all’interno della Terra, sia sulla superficie terrestre: esse possono essere registrate da strumenti detti sismografi, i quali tracciano grafici, i sismogrammi, definibili come registrazioni dell’arrivo di una qualsiasi onda sismica. Esaminando i sismogrammi registrati a differenti distanze dal terremoto è possibile ricavare i tempi di arrivo di onde diverse (P e S) utilizzati per localizzare il terremoto mentre la velocità delle onde sismiche (P e S) viene utilizzata per calcolare la distanza del sismografo dall’epicentro. Una volta stimata la distanza dell’epicentro dalla stazione sismologica, è necessario avere almeno tre sismogrammi di tre stazioni sismiche differenti; si tracciano tre circonferenze con centro nel punto geografico corrispondente alla stazione sismica e con raggio pari alla distanza stazione sismica-epicentro: il punto di intersezione delle tre circonferenze determina la localizzazione dell’epicentro.

Lo studio della propagazione delle onde sismiche ha permesso in modo indiretto di ricostruire la struttura interna della Terra. Un terremoto libera un’ingente quantità di energia che si propaga verso l’esterno grazie alle onde sismiche; esse, denominate P e S in base ai tempi di arrivo al sismografo, si propagano in modo concentrico e con velocità direttamente proporzionale alla densità del mezzo attraversato. Le onde sismiche di pressione si propagano anche attraverso corpi fluidi mentre le onde elastiche, trasversali, si propagano solo attraverso i solidi. Sfruttando tali caratteristiche e attraverso l’utilizzo della tomografia sismica si è potuto dedurre che la struttura interna e’ caratterizzata da una serie di gusci sferici concentrici di spessore variabile. Non vi sono salti netti nelle caratteristiche degli strati tranne che a tre livelli di profondità: ci sono quindi tre superfici di discontinuità in corrispondenza delle quali le onde sismiche cambiano improvvisamente velocità di propagazione riflettendosi o rifrangendosi.

I gusci concentrici dall’esterno all’interno sono stati denominati crosta, mantello, nucleo esterno ed interno; una delle più importanti scoperte legate alla tomografia sismica fu che il nucleo esterno fosse fluido (assenza di propagazione delle onde elastiche trasversali).

L’intensità del terremoto è la forza con cui questo si è manifestato in un determinato luogo misurata in base agli effetti osservati; la magnitudo esprime invece l’energia con cui il terremoto si manifesta nel suo epicentro. Per determinare l’intensità si utilizza la misura Mercalli ovvero una scala suddivisa in gradi discreti che variano da un valore minimo (nessun effetto) ad un valore massimo (distruzione totale). Per determinare la magnitudo si utilizza la misura di Richter che non può essere una scala se con tale termine si intende una graduazione di valori finiti: essa può assumere infiniti valori dato che deriva da un calcolo complesso basato sull’ampiezza dei segnali ricevuti dai sismografi confrontati con un valore standard, ovvero M=log(A/A0). La scala Mercalli è una semplice valutazione degli effetti quindi fornisce un dato relativo circa la forza del terremoto: luoghi deserti, ad esempio, non possono essere valutati così come la variabilità delle strutture da un luogo ad un altro determina una stima Mercalli diversa e non paragonabile; la misura Richter della magnitudo richiede tempi più lunghi di elaborazione ma fornisce un dato assoluto e confrontabile. Nonostante comunque la differenza concettuale alla base delle due misure è ragionevole aspettarsi che all’aumentare dell’una si riscontri un aumento dei valori dell’altra.

I terremoti si concentrano in zone ben delimitate della Terra. La teoria della Tettonica a placche è in grado di spiegare diversi fenomeni quali l’attività sismica e la distribuzione delle attività vulcaniche nel Pianeta oltreché dei fenomeni geomorfologici come la formazione delle grandi catene montuose. Secondo questa teoria, i terremoti tendono in genere a concentrarsi lungo i margini tra le diverse placche o zolle, sia continentali che oceaniche, che compongono lo strato più superficiale del nostro pianeta (litosfera). Il movimento di queste placche sottili e relativamente rigide l’una contro l’altra provoca un accumulo di energia lungo i margini delle placche che si libera con i terremoti. Questi possono essere associati ad attività magmatica/vulcanica, ovvero all’intrusione o alla risalita di rocce bollenti. Anche i fenomeni vulcanologici sono strettamente collegati alla conformazione della placche litosferiche: osservando la distribuzione sulla terra delle zone sismiche e dei vulcani si ha una perfetta coincidenza con i confini delle placche tettoniche. Sussistono anche delle zone sismiche di minore intensità che corrispondono a zone centrali delle placche ma sono fenomeni marginali probabilmente derivati dai movimenti delle zone di confine.

A differenza della massa, proprietà intrinseca di un corpo che ne esprime l’inerzia al moto, il peso è una grandezza variabile. Mentre la massa di un corpo è una grandezza indipendente dalla posizione del corpo nello spazio e da ogni altra grandezza fisica, il peso di un corpo rappresenta l’azione che si viene a esercitare su di esso, conseguentemente alla sua posizione rispetto ad altri corpi: è l’effetto prodotto su una massa dalla presenza di un campo gravitazionale. Dato un corpo di massa m, uguagliando l’espressione della forza peso \( P = m \cdot g \)  a quella della forza di attrazione gravitazionale \( F = G \frac{m \cdot m_r}{r_T^2} \), cui i corpi sulla superficie terrestre sono sottoposti, il valore di \( g = G \frac{m_r}{r_T^2} \), risulta essere direttamente proporzionale alla massa della Terra ma inversamente proporzionale al quadrato del raggio terrestre. Essendo la Terra un geoide (leggermente schiacciata ai poli), al variare di altitudine e latitudine il valore di g varia. La media dei valori di g nei diversi punti della superficie terrestre è 9,8 m/s²; ciò nonostante, spostandosi da un luogo all’altro del nostro pianeta, il valore di g varia in funzione di rT e conseguentemente anche il peso P subisce variazioni.

 

Dal tedesco “piega”, l’accumulo dell’acqua piovana e fluviale nelle “pieghe” del terreno, viene comunemente definita falda. Il suolo, in relazione alla propria geologia e composizione chimica, può talvolta subire un’infiltrazione di acqua nelle porosità e negli interstizi che porta, nelle cavità del sottosuolo, alla circolazione di acqua nonché alla formazione di un deposito sotterraneo. Classificate in base ai propri connotati idrodinamici e geometrici, la falde acquifere posso essere definite freatiche quando (per es. un pozzo) esiste un accesso naturale alla quantità utilizzabile di acqua sotterranea. L’acqua, che dalla superficie viene trasportata in profondità dalla forza di gravità, si ferma dando vita a un immagazzinamento sul “letto” (formazione di terreno impermeabile) della falda. La filtrazione (lo studio del movimento dell’acqua nel suolo) dipende ovviamente dalle proprietà intrinseche del mezzo filtrante, il suolo, nonché dalle caratteristiche fisiche del liquido.

 

Ipotizzati piatti e praticamente immutabili nel tempo, i fondali oceanici iniziarono a essere studiati nel diciannovesimo secolo con l’utilizzo di eco-scandagli: misurando il tempo impiegato da un segnale acustico, emesso da una nave, per ritornare al punto di partenza dopo essere rimbalzato sul pavimento dell’oceano, fu rivelata la presenza di una catena montuosa sottomarina nell’Oceano Atlantico. L’ipotesi che tale dorsale rappresentasse un punto in cui il fondale oceanico si espandeva implicava un riassorbimento in qualche altro punto. Il geologo americano Harry Hammond Hess nel 1962 suggerì che mentre la vecchia crosta veniva riassorbita a livello delle fosse oceaniche, nuovo magma veniva eruttato lungo la cresta della dorsale oceanica per formare nuova crosta. L’ipotesi, in grado di spiegare perché la terra non aumenta le proprie dimensioni nonostante l’espansione dell’Oceano, fu poi verificata dalle osservazioni paleomagnetiche in prossimità della dorsale (rocce giovani che diventano progressivamente più vecchie allontanandosi).

 

L’idea che Wegener sviluppò nella sua teoria della deriva dei continenti faceva pensare alla presenza, in passato, di un super-continente (la Pangea) che, su una Terra “mobile”, si sarebbe disgregato, portando i continenti alla dissociazione (deriva) nel corso del tempo, fino alle attuali “posizioni”. Wegener fu il primo a dimostrare come i vari continenti andassero alla deriva; fino al ‘900 l’unico prima di lui a ipotizzare la tettonica delle placche fu il cartografo olandese Orthelius alla fine del ‘500. Le prove sulla base delle quali la teoria di Wegener trova riscontro sono ricercabili nella geografia, nella geologia e nella paleontologia. Wegener si accorse che il profilo delle coste occidentali dell’Africa e di quelle orientali dell’America del Sud, affiancate, coincidevano; furono successivamente trovati identici resti fossili, di piante e animali, in diverse parti del mondo oggi distanti ma necessariamente in passato contigue, così da poter giustificare tali ritrovamenti; per di più, la scoperta di giacimenti di carbone in Antartide e in Australia, come il reperimento di rocce lavorate da ghiaccio in Africa, Brasile e India ottengono coerenza solo ricongiungendo (e spostando verso sud) gli attuali continenti nella Pangea ipotizzata da Wegener.

 

Costruttivi o divergenti, distruttivi o convergenti e conservativi o trascorrenti. Questi i tre tipi di margini secondo i quali le placche litosferiche vengono distinte e lungo i quali le placche interagiscono reciprocamente. Quando si forma nuova litosfera (nuova crosta creata per solidificazione del magma che sale dall’astenosfera), come nel caso delle dorsali oceaniche, i margini delle placche vengono definiti costruttivi o divergenti. Quando la litosfera viene distrutta per subduzione (fenomeno geologico con il quale viene descritto lo scorrimento di una placca litosferica sotto un’altra placca e il conseguente trascinamento in profondità nel mantello), come nel caso delle fosse oceaniche i margini sono definiti distruttivi o convergenti. Lungo i margini convergenti si crea nuova crosta oceanica (le dorsali): al di sotto della litosfera i movimenti convettivi provocano un assottigliamento e la conseguente frattura della crosta, dalla quale fuoriesce magma. Si parla di margini conservativi quando, con fenomeni di metamorfismo e intensa attività sismica, le faglie (trasformi) scorrono, in direzioni opposte, l’una di fianco all’altra. In questo caso, non si crea ne si distrugge litosfera.

 

La Terra ha una forma “approssimativamente”sferica, ma non è una sfera perfetta. Il nostro pianeta infatti, a causa della rotazione intorno al proprio asse, risente degli effetti della forza centrifuga. Dal momento che tale forza è proporzionale alla distanza dall’assedi rotazione, non tutti i punti della Terra ne risentiranno alla stessa maniera: sarà quindi maggiore nelle zone in prossimità dell’equatore, essendo più distanti dall’asse di rotazione, mentre sarà nulla ai poli. Come effetto avremo una concentrazione di materia nelle zone che si muovono più veloce,ovvero un rigonfiamento a livello dell’equatore, e un conseguente schiacciamento a livello dei poli.
Nessuna forma geometrica può quindi rappresentare la Terra in modo adeguato. Tuttavia, il modello che più le si avvicina è quello di un ellissoide di rotazione, un solido generato dalla rotazione di un’ellisse intorno a uno degli assi. Dal punto di vista fisico, però, si preferisce descrivere la Terra come un geoide, un solido ideale la cui superficie passa per il livello medio del mare ed è perpendicolare in ogni suo punto alla direzione della forza di gravità. La superficie del geoide è la forma che la Terra avrebbe se fosse coperta da una distesa continua e uniforme di acqua.

 

Zenit e Nadir sono due punti creati dall’intersezione della sfera celeste con la retta immaginaria (detta verticale del luogo) passante per il punto in cui si trova l’osservatore e per il centro della Terra. In particolare, lo Zenit si troverà sopra la testa dell’osservatore, il Nadir sotto i piedi dell’osservatore.
La verticale del luogo,insieme al piano dell’orizzonte astronomico (il piano passante per la sfera celeste perpendicolare alla verticale del luogo) fanno parte del sistema di coordinate altazimutali e rappresentano elementi di riferimento per identificare la posizione degli astri sulla sfera celeste. Non si tratta però di coordinate assolute, dal momento che esse dipendono dalla posizione dell’osservatore:nel caso si trovasse al polo nord, per esempio, la verticale del luogo coinciderebbe con l’asse terrestre, lo Zenit con il polo Nord celeste e il Nadir con il polo Sud celeste.

 

Il paleomagnetismo è quella branca della geofisica che studia il campo magnetico terrestre del passato. Alcune rocce contenenti piccole quantità di minerali ferromagnetici, infatti, conservano una magnetizzazione propria indotta dal campo geomagnetico esistente al momento della loro formazione. Nei luoghi in cui sono presenti tali rocce si registra sempre un’anomalia magnetica, cioè una variazione del valore del campo magnetico terrestre dovuta alla sovrapposizione del campo magnetico prodotto dalla roccia: se il campo risultante è più intenso di quello previsto si parla di anomalia positiva, se meno intenso di anomalia negativa. È stato infatti scoperto che, periodicamente, il polo nord e il polo sud magnetici si scambiano di posizione, dando luogo a lunghi periodi caratterizzati da un’inversione di polarità, che si dice diretta nel caso coincida con quella attuale, inversa in caso contrario.
Lo studio delle anomalie magnetiche dei fondali ha rappresentato la prova più evidente alla teoria dell’espansione degli oceani. Esse risultano infatti disposte in bande simmetriche ai lati delle dorsali oceaniche, con alternanza di anomalie positive e negative. Ciò dimostra che il pavimento basaltico ai due lati delle dorsali non si è formato tutto contemporaneamente, ma in epoche diverse caratterizzate da polarità diretta o inversa rispetto a quella attuale.
All’interno della teoria della tettonica a placche, secondo cui la litosfera non è un involucro continuo ma diviso in “placche” mobili e incastrate tra loro, le dorsali oceaniche rappresentano margini divergenti tra due placche adiacenti: quando due placche si allontanano, dal mantello risale materiale fuso che, raffreddandosi, dà origine a nuova litosfera oceanica.